[发明专利]基于近红外光谱技术快速无损分析整粒棉籽营养品质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于近红外光谱技术快速无损分析整粒棉籽营养品质的方法。具体涉及采用近红外光谱和化学计量学多元校正技术对整粒棉籽营养品质蛋白质和油分含量进行快速无损分析的方法。

背景技术

棉籽是棉花生产中产生的最为重要的副产品，其每年生产的棉籽数量巨大。据统计，每生产1kg的棉花纤维，就会产生1.65kg的棉籽。棉籽中含有丰富的蛋白质27.83%～45.6%和油分28.24%～44.05%，是巨大的食用油和潜在的植物蛋白资源。棉籽蛋白质氨基酸组成合理，除蛋氨酸含量稍低外，棉籽蛋白质中的其他必需氨基酸均达到联合国粮农组织 FAO 的推荐标准。棉籽中还富含多种不饱和脂肪酸，包括维持人体正常身体健康的必需脂肪酸——亚油酸，这些不饱和脂肪酸具有降血脂、降血压等作用。因此棉籽在农业、食品、医药、保健品等领域具有广阔的开发应用前景。而目前这些品质指标的检测以常规的化学方法为主，如蛋白质含量检测的凯氏定氮法，油分含量检测的索氏提取法，这些传统的分析方法灵敏度和精确度高，但均存在样品准备繁琐、分析时间长、检测成本高、大量消耗化学试剂等问题。近红外光谱技术结合化学计量学多元校正方法，有效地解决了上述问题，为整粒棉籽营养品质的检测提供了一种快速、便捷、高效的无损分析方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有化学分析技术中存在的不足，提供一种基于近红外光谱技术快速无损分析整粒棉籽营养品质的方法。

基于近红外光谱技术快速无损分析整粒棉籽营养品质的方法的步骤如下：

1)选用具有代表性的多品种、多年份、多地点种植的整粒棉籽材料作为整粒棉籽的校正样品集和整粒棉籽的预测样品集；

2)使用近红外光谱仪在相同环境条件下，对样品进行多次扫描采集，取平均值作为整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱数据和预测样品集的近红外光谱数据；

3)整粒棉籽经光谱采集后，进行剥壳、磨粉处理得到棉仁粉末，采用GB/T 14489.2-2008国标方法测定棉籽中的蛋白质含量，采用GB/T 14488.1-2008 国标方法测定棉籽中的油分含量；

4)对整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱数据和预测样品集的近红外光谱数据进行预处理，消除非目标因素的干扰，提高信噪比；

5)对步骤4）中预处理后的整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱数据进行变量选择，消除无信息变量；

6)根据步骤5)中变量选择后的近红外光谱数据，应用多元校正方法，建立整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱与整粒棉籽的营养成分含量之间的校正模型；

7)采用步骤4）中预处理后的整粒棉籽的预测样品集的近红外光谱数据对步骤6）的校正模型进行性能评价；

8)采集待测的整粒棉籽样品的近红外光谱数据，运用与步骤4）中相同的预处理方法对待测的整粒棉籽样品的近红外光谱数据进行预处理后，用步骤6)所构建的校正模型预测待测的整粒棉籽样品的营养品质。

所述的近红外光谱仪的近红外光谱扫描范围为800～2500nm。

所述的对整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱数据和预测样品集的近红外光谱数据进行预处理方法为：多元散射校正、标准正态变换、Savitzky-Golay平滑、一阶或二阶导数中的一种或多种。

所述的对步骤4）中预处理后的整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱数据进行变量选择的方法为：蒙特卡罗的无信息变量消除法和连续投影法。

本发明适用于整粒棉籽营养品质的快速无损分析，与常规的化学分析方法相比，检测速度快、不破坏样品、无需样品预处理、不使用化学试剂、分析精度高，可同时检测多种化学成分，是一种方便、快速、可靠的绿色分析技术，能满足棉花育种工作和新品种筛选培育中棉籽营养成分快速分析的需要。

附图说明

图1是整粒棉籽的原始的近红外光谱数据；

图2是整粒棉籽的蛋白质含量的化学测定值与近红外光谱预测值的关系图；

图3是整粒棉籽的油分含量的化学测定值与近红外光谱预测值的关系图。

具体实施方式

基于近红外光谱技术快速无损分析整粒棉籽营养品质的方法的步骤如下：

1)选用具有代表性的多品种、多年份、多地点种植的整粒棉籽材料作为整粒棉籽的校正样品集和整粒棉籽的预测样品集；

2)使用近红外光谱仪在相同环境条件下，对样品进行多次扫描采集，取平均值作为整粒棉籽的校正样品集的近红外光谱数据和预测样品集的近红外光谱数据；